(2005). Fisica y Biologia en la Busqueda de Vida en el Universo, Principia (Barquisimeto, Venezuela) 25, pp. 3-12.

FISICA Y BIOLOGIA EN LA BUSQUEDA DE
VIDA EN EL UNIVERSO

JULIAN CHELA-FLORES
The Abdus Salam
International Centre for Theoretical Physics
P.O.Box 586; Strada Costiera 11; 34136 Trieste, Italy

e

Instituto de Estudios Avanzados, Apartado Postal 17606 Parque Central, Caracas 1015A, Venezuela.
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Nuestra concepción del origen y evolución de la vida en la Tierra.

Comencemos nuestra introducción discutiendo como pensamos que se haya originado al vida en al Tierra y como ha podido evolucionar. Para este motivo regresaremos a nuestros trabajos anteriores en donde hemos introducido algunos de los temas que ahora nos interesan 1,2. Al intentar desentrañar los misterios del origen de la vida en la Tierra, desafortunadamente disponemos de poco material sobre el cual trabajar. El mero hecho que la Tierra sea una entidad viva, dinámica significa que las rocas más antiguas, las cuales guardan la clave de los orígenes de la vida, han sido destruidas por inexorables procesos geológicos. Las rocas más antiguas de la Tierra se encuentran en Isua, Groenlandia, que tienen más de 3.800 millones de años de antigüedad. Ellas contienen una marca isotópica indicando que las bacterias habitaban el medioambiente en el que se formaron tales rocas 3. Si bacterias completamente desarrolladas habitaban la Tierra hace 3.800 millones de años, entonces la vida debe de haber comenzado mucho antes. Teóricamente, pudo haber comenzado en cualquier momento después de que el agua se condensara en la superficie de la Tierra. Los cometas la habrían traído en las moléculas prebióticas 4.
Por medio de procesos aún no comprendidos, dichas moléculas se auto-organizaron en estructuras celulares primitivas dando lugar, a su vez, al último antepasado común. El primer organismo entonces dio origen a las bacterias. Del extenso análisis del amplio número de árboles filogenéticos construidos a partir de una variedad de macromoléculas es el establecimiento de tres líneas celulares primarias de la descendencia evolutiva.
Este crucial desarrollo tuvo lugar en condiciones que ahora consideraríamos inhóspitas, pero que eran normales para la vida más primitiva. La atmósfera se estaba reduciendo ligeramente, consistiendo mayormente en dióxido de carbono, CO2. Hay mucha discusión sobre la cantidad de oxígeno en la atmósfera primitiva de la Tierra. La luz solar incidente habría sido cerca de un 30% menor que en la actualidad porque el 'horno nuclear' del Sol aún no había alcanzado su apogeo 5. Se supone que la temperatura media era lo suficientemente cálida como para mantener líquida el agua en la Tierra debido al efecto invernadero del CO2 (con quizá algo de metano). Las temperaturas podrían haber sido más altas que en la actualidad debido al intenso bombardeo de meteoritos y cometas, que caracterizó las épocas más primitivas del Arcaico hasta hace aproximadamente 3.800 millones de años 6. No había capa de ozono para mitigar los efectos letales de la radiación ultravioleta. Además, la luna estaba mucho más cerca de la Tierra 7 teniendo como resultado influencias significativas de las mareas sobre cualquier medioambiente que existiera en la superficie. Finalmente, el susodicho período de intenso bombardeo pudo haber esterilizado la Tierra en varias ocasiones. A pesar de todo esto, la vida comenzó, se desarrolló, prosperó y permaneció.
Así, pues, una de las características fundamentales de la vida, su tenacidad, se desarrolló tempranamente. Las bacterias más primitivas podrían haber sido organismos termófilos del dominio Archea 8. Ya Darwin especuló que la vida pudo haberse desarrollado en una pequeña charca caliente. Muy probablemente estos microorganismos termófilos fueron los primeros organismos en la Tierra 9. La especie de Archea termófila, como muchos de los metanógenos, se encuentra cerca de la raíz en el árbol de la vida 10. Recientemente se ha argumentado que todas las formas de vida agrupadas alrededor de la base de los árboles evolutivos y filogenéticos son microorganismos termófilos. Hay, sin embargo, una cierta refutación de esta teoría que ha desafiado el origen caliente de la vida, proponiendo que las primeras células fueron criófilas. Alternativamente, la marca termofílica podría ser un artefacto de bacterias que hubiese estado sometido a un "cuello de botella" termófilo, en el sentido de que durante el período de intenso bombardeo, las únicas bacterias supervivientes fueron aquellas que, o bien ocupaban el nicho hidrotermal, o bien se refugiaron allí 11. Hasta el aumento de oxigeno en la atmósfera de la Tierra y el posterior desarrollo del ozono, la mayoría de los microbios primitivos podrían haber vivido en protegidos profundos nichos subterráneos 12. Así, pues, considerando que durante la historia primitiva de nuestro planeta la tierra expuesta era inhóspita, la vida pudo haber comenzado bajo la superficie terrestre. Uno de los acontecimientos más importantes en la evolución de la vida fue el advenimiento de la eucariogénesis y la multicelularidad13.
La primitiva atmósfera terrestre era anoxia con incrementos significativos de oxígeno, mayores del 15% de los niveles atmosféricos actuales 14, sucediendo solamente 2.100 millones de años antes del presente (MaAP). Sin embargo, precursores con características eucarióticas, así como la clara evidencia bioquímica de la existencia de cianobacterias, han sido identificados hace 2.700 millones de años en Hammersley Basin, Australia 15, antes de que se hubiese alcanzado niveles mas altos. Entre los 1.500 y 1000 millones de años, la vida fotosintética se hizo lo suficientemente abundante como para elevar el oxígeno atmosférico hasta casi el nivel actual.

La astrobiología

A pesar que a comienzos del siglo XXI todavía la solución final a estos problemas se nos escapa, algunos de los primeros pasos para establecer la vida en la Tierra ya han sido racionalizados en el laboratorio: el área de investigación a la cual nos referimos es la evolución química. Los principales problemas y técnicas necesarias para el estudio de la distribución de la vida en el Universo ya han sido estudiados. Deseamos comentar brevemente sobre estos dos problemas, los cuales hoy son incluidos dentro de la astrobiología, o sea la nueva ciencia del origen, evolución, distribución y destino de la vida en el Universo 16. En la época de la publicación del "Origen de las Especies" 17 tales cuestiones fueron evitadas. Alexander Oparín estableció las bases científicas para el estudio del origen de la vida; más precisamente el químico ruso estableció las bases para la evolución química.
Este largo período que ha transcurrido desde que fueron tomados los primeros pasos hacia la evolución química no ha sido suficiente para resolver el problema de nuestros orígenes. Sin embargo hay un convencimiento general que la universalidad de las leyes que hoy conocemos en las ciencias básicas pueden llevar a la eventual comprensión del origen de la vida en la Tierra hace unos 4 mil millones de años. Pero, lo que es más relevante desde nuestro punto de vista, es que también conocemos los rasgos principales de la evolución biológica hasta la aparición de la inteligencia en organismos multicelulares, hecho que ocurrió sólo durante los últimos 2-3 millones de años. Los organismos en la Tierra en donde el fenómeno de la inteligencia ha llegado a su máxima expresión evidentemente son los seres humanos.
Los homínidos se separan de los otros primates en el Mioceno superior, hace unos 7 millones de años. Esto ocurre debido a considerables cambios geológicos en el África occidental. Desde el origen de los seres humanos no siempre fueron los homínido quienes tuvieron el máximo grado de encefalización. Dado un homínido y otro mamífero de equivalente tamaño, no era el homínido quien tuviese el cerebro de mayor tamaño. El caso específico de encefalizaciones equivalentes concierne a nuestro ancestro el Australopitecos y a algunos cetáceos (delfines y ballenas). Por otro lado, veremos que debido al enorme progreso en el área de la ciencia y de la tecnología se nos imponen dos vías de investigación al segundo problema que fue evitado por Darwin: la distribución de la vida en el Universo.
En este caso dos componentes entran dentro de nuestros objetivos principales:
· La búsqueda de organismos multicelulares (en sistemas solares vecinos) que hayan llegado a un nivel de inteligencia similar al nuestro. También es de interés que estén en capacidad de comunicarse por medio de ondas de radio, o cualquier otra frecuencia en el espectro electromagnético. Este es el programa de investigación en radio astronomía que Frank Drake inicia en los años sesenta del siglo XX 18. Este esfuerzo se conoce como el proyecto SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence).
· En segundo lugar tenemos la detección, a través de misiones espaciales, de los primeros pasos de la evolución hacia la inteligencia dentro de nuestro propio sistema solar. En otras palabras, el segundo aspecto que resaltaremos será la búsqueda de microorganismos que hayan sido sujetos a la transición hacia las células verdaderamente (en griego 'eu' ) con núcleos ('karyon'). Por esta razón, a las células que poseen núcleos se les llama 'eucarióticas'. Tales núcleos están compuestos de lípidos y otras biomoléculas. Hay suficiente evidencia en micropaleontología que nos induce a pensar que hace dos mil millones de años la eucariogénesis ya había ocurrido en la Tierra. Este singular fenómeno es importante, ya que la célula eucariótica caracteriza a todas las especies que han logrado un alto grado de encefalización en la Tierra.

Ambientes de sistemas solares favorables a la vida

Resumiremos cuales son los ambientes de sistemas solares donde la vida pudiese surgir en el Universo. Discutimos cuales son algunas de sus implicaciones. Ponemos particular atención al Sistema Solar. Excluyendo a la Tierra existen tres ambientes favorables a la vida, ya sea en el presente, en el pasado, o para su eventual evolución. Tales ambientes son: el planeta Marte, el satélite galileano Europa y Titán, el satélite de Saturno. Discutimos algunas de las implicaciones filosóficas que acarrea el nuevo conocimiento que comienza a surgir, a pesar de que hasta la fecha no hay pruebas irrefutables de vida extraterrestre.
Después de casi 70 años de investigación en química, física y biología no hemos todavía resuelto el problema de nuestros orígenes. Podemos, sin embargo, comprender como se forman algunas bases de los ácidos nucleicos, algunos aminoácidos de las proteínas, pero nos falta resolver muchas dificultades. Una alternativa es la investigación de la vida extraterrestre. Nuestra suposición es que podremos progresar más rápido siempre que tengamos más de un ejemplo de una línea continua de evolución. Para comenzar, proponemos la pregunta central de nuestra inquietud en la próxima sección.

¿Dónde debemos buscar los nuevos organismos?

Para acercarnos a una respuesta tentativa debemos primero regresar al fundamental trabajo de Galileo, quien descubrió cuatro lunas del planeta Júpiter. Galileo logró mejorar el telescopio considerablemente. (Todo lo que sabemos es que en la Tierra, en menos de 4 mil millones de años, la evolución biológica ha llevado al ancestro común de toda la vida terrestre-hasta el Homo sapiens.) De hecho, Galileo alcanzó unos 20 aumentos para los primeros días de 1610, cuando el 7 de Enero comienza sus observaciones del sistema Joviano.
Hemos cubierto un largo trecho hasta el presente. Hoy estamos en capacidad de poner un telescopio en órbita. Desde 1993 tenemos al Telescopio Espacial Hubble y otros están en construcción. Con este instrumento hemos logrado importantes nuevas imágenes. Dos ejemplos son notables: En la Constelación del Escultor (donde se encuentra el Polo Norte celeste) la galaxia "Rueda de Carro", a 500 millones de años luz, está en colisión con una segunda galaxia. El segundo ejemplo concierne la nebulosa planetaria "Ojo de Gato", a sólo unos 3 mil años luz. Este fenómeno es debido a una estrella en sus últimas fases de evolución, la cual se encuentra en la Constelación del Dragón, que además incluye al Polo Sur celeste.
A pesar de estos logros en obtener mejores telescopios, con los instrumentos ópticos no hemos llegado a un nivel satisfactorio, ya que uno de los principales objetivos de la astrobiología es la búsqueda de planetas extraterrestres donde la vida pueda evolucionar.
El primer telescopio en orbita es insuficiente para este propósito. Una de las alternativas, actualmente en estudio, es poner en órbita solar un equipo óptico capaz de detectar planetas del tamaño de la Tierra alrededor de otras estrellas (Proyecto Darwin). Podemos imaginar que tales ambientes favorables a la vida existan en otras galaxias, tal como la Gran Nube de Magallán, la cual está a 170 mil años luz; o, en la vecindad de la nebulosa planetaria Lyra, la cual se encuentra a 2 mil años luz. Afortunadamente, tales especulaciones ya no son necesarias.
Desde 1995 se han descubierto planetas extrasolares, todos ellos en nuestra vecindad, contenidos dentro de una esfera de radio de unos 100 millones de años luz 19. El primer planeta extrasolar descubierto es posiblemente uno de los más extraños. Está en órbita alrededor de la estrella Pegasi 51. Es de la dimensión de Júpiter, pero su órbita es más pequeña que la de Mercurio. Ya existen muchos otros ejemplos de 'sistemas solares'.

¿Cuáles son los ambientes en dónde puede evolucionar la vida?

Comenzamos nuestra búsqueda sistemática de indicadores de vida regresando a nuestro propio sistema solar. Con el propósito puramente pedagógico seguiremos una trayectoria que nos introduzca a nuestro propio sistema solar. Comenzaremos desde la nube de Oort, constituida por planetesimales congelados (cometas) y nos dirigiremos hacia la órbita de Neptuno, siguiendo una trayectoria que nos conduzca a la Tierra. Primero que todo encontramos una enorme nube de planetesimales congelados. El astrónomo holandés Jan Oort hizo un estudio sistemático de los cometas de largo período, llegando a la conclusión que la nube de donde éstos provienen tiene una dimensión de 20 a 50 mil veces la distancia Tierra-Sol, la cual podemos llamar 'una unidad astronómica' (UA). Muchos de los cuerpos de la Nube de Oort son de amplio conocimiento como, por ejemplo, el cometa Hale-Bopp, el cual se avecinó a la Tierra en 1997. Desde su origen remoto, los cometas de la Nube de Oort traen al Sistema Solar Interior compuestos químicos y polvo que no han sufrido cambios desde que la 'nebulosa solar' dio lugar a nuestro sistema solar.
Tenemos una idea aproximada de los elementos químicos y compuestos que forman este material arrastrado hasta nuestra vecindad, ya que los cometas deben ser similares al medio interestelar (MIS) del cual se formaron inicialmente. Más de 100 compuestos químicos han sido identificados en el MIS. Uno de los objetivos de las principales agencias espaciales es hacer un contacto directo con algunos cometas y traer una pequeña fracción a la Tierra. En particular, la Agencia Espacial Europea (ESA) está preparando la Misión Rosetta, la cual en la próxima década intentará acercarse a un cometa el cual tiene órbita pequeña, a diferencia de los mejor conocidos Hale-Bopp, Hyakutake y Halley. Por su parte la Agencia Espacial Americana, NASA, ha enviado una misión llamada Espacio Profundo, la cual intentará tomar una muestra de otro cometa.
El propósito de estas misiones es lograr un entendimiento más profundo de la formación del Sistema Solar, un prerrequisito para saber donde buscar ambientes favorables para el origen de la vida. Ya tenemos una buena comprensión de como se han formado los cuerpos sólidos. Ellos surgen a través de un proceso de agregación de los planetesimales.
Gerard Kuiper, astrónomo holandés, descubrió en 1951 un 'cinturón' de cuerpos pequeños entre 40-500 UA en el mismo plano de la eclíptica, que contiene literalmente millones de cuerpos pequeños. Para lograr una idea de la escala del Cinturón de Kuiper basta recordar que en el Sistema Solar la órbita del planeta más distante a la Tierra, Plutón, está a sólo 40 UA del Sol. Los planetesimales existentes en esta parte del Sistema Solar tienen una dimensión de unos 100-500 Km. Hacia el centro del Sistema Solar encontramos 9 planetas y más de 60 satélites; además, también encontramos un gran número de cuerpos pequeños ya sea asteroides, o cometas de corto período. Es justo a través de la interacción de estos pequeños y grandes cuerpos que la fuente prebiótica de la vida (o sea la materia orgánica) puede fertilizar mundos previamente estériles. Por consiguiente, el eventual entendimiento del origen de la vida no se restringe a sólo comprender las reacciones químicas que producen los replicadores moleculares primordiales, sino también, el origen de la vida se comprenderá una vez que entendamos el tráfico inicial de la materia orgánica en el Sistema Solar joven.
Neptuno es un planeta gigante el cual esta' en la periferia del Cinturón de Kuiper. De Neptuno, el último de los planetas gigantes visitado por el Voyager-2 en 1989, tenemos espléndidas imágenes.
Entre ellas las más notables son las de uno de sus satélites, Tritón, el cual tiene una atmósfera poco densa. El Voyager-2 descubrió géiseres de una altura de varios kilómetros, a veces perturbados por el efecto de los vientos. Nos detenemos en Urano, ya que también el Voyager-2 tuvo éxito en aportar nuevos conocimientos de este planeta gigante. Sus cinco principales lunas fueron fotografiadas. Vale la pena ver con detalle a Miranda, el satélite más próximo a Urano entre sus satélites grandes. Miranda es un verdadero híbrido geológico, posiblemente el cuerpo pequeño más extraño del Sistema Solar. En resumen, en estos dos primeros planetas gigantes exteriores no hay ningún indicador de vida o actividad prebiótica, según los mejores datos que tenemos hasta la fecha.

Las lunas de Saturno

Saturno es uno de los aspectos mas importantes de la astrobiología ya que desde el 2004 tenemos una misión de las agencias espaciales europea y americana explorando ese sistema (la Cassini-Huygens). Entre las numerosas lunas de Saturno la más cercana es Mimas. Su diámetro es de 390 Km. y está ubicada a una distancia equivalente a tres radios de Saturno (3RS). Mimas también es notable debido a un enorme cráter de un diámetro casi comparable con la dimensión del satélite mismo. Luego encontramos a Encelado a una distancia de 4 RS y diámetro de 500 Km. Su morfología sugiere que en su pasado ha debido haber actividad geológica que produjo derretimiento del hielo en su superficie, dejándonos un terreno sin cráteres. Queremos hacer hincapié en este punto vital para el origen de la vida: en Encelado encontramos uno de los tres factores en los que se basa la vida, es decir la actividad geológica (como en el caso que ya hemos visto anteriormente de los géiseres de Tritón). Desafortunadamente, este factor debe de estar acoplado con la presencia de agua líquida y una cierta cantidad de materia orgánica.
Hay un amplio acuerdo entre oceanógrafos que para mantener la vida no es necesario la presencia de energía solar como fuente para la fotosíntesis. Ya ha sido demostrado que en la profundidad de los océanos terrestres la actividad volcánica puede mantener microorganismos extremófilos, ya sea tanto barófilos como termófilos. Por otro lado, como Encelado tiene una gran fracción de su masa secuestrada en forma de agua congelada, este satélite podría ser en el futuro un objetivo de la búsqueda de microorganismos. Regresemos por algunos instantes al satélite Encelado. La actividad geológica desencadenada por la proximidad de un planeta gigante no es un fenómeno único en el sistema solar exterior. Los géiseres de Tritón ya han demostrado este punto.
Nuestro énfasis sobre esta cuestión no es baladí: ahora estamos convencidos de que la proximidad de una estrella no es la única manera de generar vida. En los profundos océanos terrestres, la actividad volcánica sostiene vida completamente al margen de la fotosíntesis solar. La universalidad de las leyes de la física, de la química y de la biología hacen pensar que si la vida puede desencadenarse en la Tierra por actividad geológica, lo mismo podría suceder también en algún otro lugar de los planetas del sistema solar, o satélites, bajo condiciones similares. Como Encelado posee una enorme porción de su masa encerrada bajo forma de agua helada, sería un posible objetivo para la búsqueda de organismos extraterrestres. Debido a la influencia de cometas y meteoritos, esperamos que se halle presente un amplio inventario de orgánicos. Este mundo helado sería el centro de atención de la astrobiología en un futuro lejano.
Mucho antes, esperamos presenciar la exploración de otras lunas heladas; por ejemplo, Teti y Dione, a 5 y 6 RS, ambos tienen diámetros similares de más de mil kilómetros. Recientes investigaciones han revelado que otro satélite, Rea a 9 RS, justo como Dione, tienen oxígeno y hasta ozono, pero no hay indicios que estos gases estén vinculados a actividad biológica alguna. Por otro lado, como ambos no tienen actividad geológica evidente, estos satélites no son objetivos inmediatos de la astrobiología.
A una distancia de 20 RS encontramos uno de los principales objetivos de la exploración del Sistema Solar: Titán. Este mundo es estrictamente un satélite, pero es más grande que dos de los planetas, Plutón y Mercurio. Su diámetro es de 5,120 Km. La misión Cassini-Huygens tuvo el éxito de lograr que la sonda Huygens pudiese tocar la superficie de Titano en día 14 de Enero, 2005. El preciso objetivo es identificar los pasos de la evolución química que han sido posible gracias a su densa atmósfera. La temperatura sobre su superficie es de unos 180 grados centígrados por debajo del cero. Los datos recuperados sin duda son uno de los mejores logros de la exploración espacial hasta el presente.

Las lunas de Júpiter

Júpiter es notable, además de su dimensión, por sus cuatros grandes lunas de un total de 16 distribuidas en cuatro sistemas de órbitas elípticas. Ambas misiones, Voyager y Galileo, se han encontrado con Júpiter y sus lunas. Del cuarteto de satélites galileanos el más cercano a Júpiter es Io, a una distancia de 6 RJ (donde RJ. representa el radio de Júpiter). Io es ligeramente mayor que la Luna. Pero la real diferencia entre las dos lunas es que nuestra vecina no tiene ninguna actividad tectónica, mientras que Io es realmente el cuerpo más volcánico de nuestro sistema solar.
El segundo satélite galileano es de dimensión algo menor que la Luna, pero es quizá el anfitrión potencial más intrigante para la existencia de vida extraterrestre. Se llama Europa. Este mundo está cubierto de hielo. Como se encuentra relativamente cerca de Io es de esperar que posea alguna actividad volcánica en su corazón de silicato. Éste podría ser una posible fuente de calor para fundir parte del hielo que envuelve su núcleo. Por esta razón, la cuestión de un océano de Europa ha sido puesta de relieve y ampliamente debatida. Con gran probabilidad habría también un inventario de carbono y compuestos orgánicos. En resumen, Europa puede tener tres ingredientes que sabemos han jugado un papel esencial en la germinación de la vida en la Tierra: una fuente de energía, agua líquida y una cantidad de carbono suficiente. Sin embargo, actualmente es el centro de atención de la astrobiología. Está ubicada en órbita poco excéntrica (0,009) a una distancia de casi 10 RJ. Este extraordinario mundo está totalmente cubierto de hielo. La superficie fue parcialmente fotografiada por la misión Galileo-Europa, destinada principalmente a este satélite por los últimos dos años de la misión concluida en el mes de septiembre 2003. Con una alta probabilidad también debería existir un inventario de carbono y compuestos orgánicos. En resumen, Europa podría tener las tres condiciones que estimamos sean suficiente para que evolucione la vida: una fuente de energía (volcánica), agua líquida y materia orgánica.
Ganímedes y Calixto están respectivamente a 16RJ y 30 RJ, ambos son de tamaño comparable a Titán. De hecho Ganímedes es más grande, siendo el satélite más grande del Sistema Solar. Ganímedes es comparable en tamaño a Titán, el cual, a su vez, es más grande incluso que Mercurio. Las imágenes enviadas a lo largo de dos años por la Misión Galileo Europa sugieren la presencia de un océano primitivo bajo la superficie. También hay alguna evidencia de la presencia de material orgánico importado por cometas y meteoritos. Además, la evidencia de una fuente de energía, un tercer requisito para la presencia de vida en algún momento del pasado, se encuentra en forma de calor asociado a un corazón metálico. Esto lo sabemos por el campo magnético del satélite, que fue descubierto por la Misión Galileo. Por tanto, Ganímedes es también, como Europa, un buen candidato para la búsqueda de microorganismos extraterrestres.
A mediano plazo hay dos propuestas para la exploración de Europa, para comprender más profundamente su potencialidad para mantener vida. Desde Diciembre de 1997 hasta su conclusión en 2003, la misión Galileo para Europa (MGE) preparo un mapa parcial de su superficie. Esto aumento considerablemente la información recabada por las misiones Voyagers y Galileo. Nuevas misiones están en preparación: la Júpiter Icy Moons Orbiter (JIMO) podría incluir una sonda que llegue a la superficie de Europa en la segunda década de este siglo; además la Agencia Espacial Europea ha concluido el plan preliminar EMPIE para colocar microsondas sobre la superficie de Europa 20.
Hay algunos sitios en la Tierra en donde existen condiciones ambientales análogas a las de Europa. Un primer ejemplo es el Océano Ártico, en donde distinguimos las profundas hoyas de Canadá, Fram y Noruega. (El Polo Norte esta justo entre las hoyas de Fram y Canadá.) Podemos apreciar que por debajo de la superficie congelada de estas hoyas la temperatura del agua líquida está por encima de los 4 grados Centígrados, aún a una profundidad de unos 500 metros.
Un segundo ejemplo se encuentra en Antártica 21. Allí una gran variedad de microorganismos ya han sido estudiados. En particular, gracias al descubrimiento de Sir Robert Scott en 1905 conocemos los lagos de los valles congelados. En el Valle de Taylor hay varios lagos permanentemente cubiertos con una superficie congelada (por ejemplo, los lagos de Fryxell y Hoare). En el Valle de Victoria tenemos otro ejemplo el cual ha sido bien estudiado desde el punto de vista de la microbiología, es decir el Lago Vanda. También sabemos que en todos estos lagos existen bacterias (cianobacterias) y aun organismos unicelulares que han evolucionado hacia células más complejas. Tal es el caso de las diatomeas, las cuales están caracterizadas por un núcleo que secuestra el material genético, o sea son organismos eucarióticos. Hay un acuerdo general que tales organismos podrían sobrevivir en el océano europano. La futura exploración de Europa debe de estar precedida de unas serie de pruebas en un ambiente terrestre. El sitio más adecuado es la Antártica. En ese continente se encuentra un lago sumergido debajo de una capa de hielo de unos 4 mil metros. Este lago, ubicado debajo de la Estación Rusa Vostok, es del tamaño del Lago Ontario en Canadá. Se cree que los organismos del Lago 'Vostok' pueden haber estado aislados por un millón de años.
Sabemos que bajo todos esos lagos hay eucariotas, en particular diatomeas, sobreviviendo en condiciones similares a las encontradas en el océano de Europa. Esto suscita la cuestión de cuál podría ser un experimento biológico adecuado en el contexto de la exploración de Europa. Debido a la naturaleza del entorno medioambiental de Europa, la cuestión de diseñar un experimento biológico es radicalmente distinta de la experiencia previa en 1976 con la misión Viking a Marte22.
Todavía, sentimos que, dadas las dificultades para avanzar en el problema de la distribución de la vida en el universo, averiguar qué camino evolutivo está siendo seguido por la vida extraterrestre es una cuestión de máxima prioridad. Esto nos ayudaría a determinar si la evolución de la inteligencia es posible vía desarrollo de una célula eucariota, el camino elegido por el único ejemplo de vida conocido hasta ahora por nosotros. Por el momento, el nivel mínimo de complejidad necesitado por una neurona (y finalmente para la evolución de un cerebro y conciencia) parece ser el eucariota. Una vez alcanzado el nivel eucariota de evolución, la pluricelularidad está abocada a continuar. Por estas razones, aparte de los muchos posibles experimentos biológicos que en principio son posibles en el restringido espacio que estará disponible para experimentos en el océano de Europa, u otros satélites helados, en el pasado hemos argumentado a favor de al menos un experimento biológico dedicado a la búsqueda del grado de evolución de microorganismos extraterrestres 23.

Hacia el Sistema Solar Interior

Una vez que nos alejamos de Júpiter y sus lunas en dirección del Sistema Solar Interior encontramos el Cinturón de Asteroides. A pesar de su aparente irrelevancia para la astrobiología, es sumamente importante para conocer la dinámica inicial del transporte de la materia orgánica, la cual evolucionaría químicamente hacia las biomoléculas prebióticas.
En 1993 la misión Galileo en su ruta hacia Júpiter pasó cerca del asteroide Ida (52 Km. de diámetro) y su pequeña luna Dactyl (diámetro de 1 Km.). En 1993 la misma misión Galileo en su ruta hacia Júpiter pasó cerca del asteroide Ida (52 Km. de diámetro) y su pequeña luna Dactyl (diámetro de 1 Km). Más recientemente, en Junio de 1997 la misión NEAR ('Near Earth Asteroid Randezvous') se acercó al asteroide Mathilde, el cual mide 61 Km. de diámetro. Su color oscuro probablemente se pueda explicar debido a la presencia de abundantes compuestos orgánicos, que han permanecido inalterados desde el origen mismo del Sistema Solar. Este tipo de información está sentando las bases para la eventual comprensión del origen de la vida en nuestro sistema solar, información que pudiese en principio ser extrapolada a otros sistemas solares mencionados al comienzo de esta charla. Dos cuerpos similares a Mathilde son las dos lunas de Marte: Deimos y Fobos. Aunque Fobos es la mayor de las dos lunas marcianas su dimensión es menor que la de Mathilde. Ninguna de las dos lunas es objetivo principal de la astrobiología, por ello no las discutiremos.

Marte como posible ambiente para la vida

La misión Viking con destino a Marte produjo suficientes datos para poder construir una imagen de todo su hemisferio occidental. Dicha imagen, obtenida luego de la llegada de la misión al Planeta Rojo en 1976, muestra dos posibles sitios relevantes para el origen de la vida:
· Ascareus Mons es un volcán de 27 Km. de altura, lo cual demuestra que en algún momento de su pasado Marte ha debido ser geológicamente activo.
· El segundo ambiente que deseamos resaltar es el Valle Marineris, descubierto por una misión previa a la Viking, de nombre "Mariner". Se extiende por unos 4 mil kilómetros a lo largo del ecuador marciano. La morfología de esta formación sugiere que en su pasado Marte ha debido tener agua en su superficie.
De los datos recabados por la misión Pathfinder durante el año 1997, junto con los datos de la reciente misión Mars-Express 24, podemos concluir que no hay gran variedad en la superficie; por consiguiente, para obtener datos novedosos y de interés debemos excavar en futuras misiones. Pero una pregunta evidente es: ¿Vale al pena excavar?, o más bien:
Esta pregunta surge con el descubrimiento del meteorito encontrado en 1984 en Antártica en un sitio llamado Allan Hills. Su identificación en los catálogos es "ALH84001". No hay duda sobre su origen marciano: los gases atrapados en su interior corresponden a los valores fraccionados que ya se conocían de la atmósfera marciana con la misión Viking, ya mencionada en otro contexto. Las microfotografías fueron publicadas por el equipo de David McKay de la NASA 25. En ellas se pueden ver nódulos de carbonato, los cuales son similares a los que fueron encontrados por primera vez en Viterbo, Italia. La identificación de dichos nódulos fue con microorganismos. Se propuso que estas formaciones corresponden a bacterias ínfimas ('nanobacterias'). Pero la respuesta si se trata de microorganismos en realidad debe de aguardar hasta que muestras marcianas puedan ser recuperadas para su estudio en laboratorios de la Tierra. La cuestión de la biogenicidad en el Planeta Rojo queda sin respuesta definitiva.

La Tierra un planeta favorable a la vida

Para concluir nuestro recorrido que comenzó con el planeta Neptuno, nos encontramos finalmente con la Tierra, la cual a pesar de todos los progresos de la astrobiología permanece como el único sitio donde estamos seguros que exista la vida. La biodiversidad es sorprendente. Esta se extiende desde bacterias hasta organismos gigantescos, como el Sequoia sempervirens (Lamb.) Endl., comúnmente llamado pino de la costa de California, el cual en su madurez puede llegar a unos 100 metros de altura.
La biodiversidad se logra a partir del acelerado paso de la evolución desde el inicio del Período Cambriano, unos 540 MaAP. Entre las muchas reliquias vivientes de ese período, probablemente entre las más interesantes tenemos a los onicoforos con morfología entre anélidos y artrópodos. Un organismo contemporáneo al onicoforo evoluciona hasta generar el Homo sapiens. Entre los mayores logros de los seres humanos está el desarrollo de la ciencia y de la tecnología que nos ha permitido reflexionar sobre el origen del universo. El Universo, gobernado por leyes que ya conocemos, produce ambientes planetarios en donde la vida surge como consecuencia de estas mismas leyes. La vida evoluciona hasta producir organismos capaces de entender los rasgos generales de todo el proceso evolutivo. Entre los instrumentos creados por el desarrollo de la tecnología están los radiotelescopios, que nos permiten no solo reflexionar sobre nuestra línea continua de evolución biológica, sino también nos permite cuestionar la posible existencia de otros seres con la inquietud de comunicarse.

Discusión y conclusiones

La interpretación de la Teoría de la Evolución de Darwin que enfatiza la casualidad inherente a la aleatoriedad de las mutaciones genéticas parecería favorecer la singularidad de la humanidad dentro del cosmos. Esa posición podría definirse con la frase: Estamos solos en el universo. Vemos a continuación algunos conceptos que apoyan a la idea de un universo en donde se manifiesten múltiples formas de comportamiento inteligente. Los seres humanos representan sólo una especie entre 4 mil especies de mamíferos. Los mamíferos, por su parte, son un pequeño grupo de unas 20 mil especies de vertebrados. A su vez los vertebrados resultan una pequeña fracción cuando se comparan con el millón de especies de insectos. Eso nos da una perspectiva real de la posición de la humanidad dentro de la totalidad de los organismos vivientes.
Podemos aceptar cierta complejidad neurológica en los humanos en comparación, por ejemplo, con anélidos. Sin embargo, insistir que la posición de los humanos es especial parecería estar en bases inseguras, es decir desde el punto de vista de algunos autores. La opinión generalizada es que ninguna tendencia podría ser seleccionada como el indicador de una posición especial de una especie entre los 30 millones en que se estima la totalidad de las especies que actualmente existen en la Tierra.
Por otro lado, la evolución de la inteligencia en los humanos, introduce un factor adicional, la evolución cultural, más allá de la selección natural: La cultura en los humanos es un fenómeno reciente, debido a que su evolución no va más allá de 2 MaAP. Indicadores de cultura datan desde una antigüedad podemos medir en miles de años, más bien que en millones. Homo sapiens es capaz de dar respuestas flexibles a cambios ambientales. La cultura podría ser un indicador para diferenciar al H. sapiens de otras especies.
Creemos que hay acuerdo general en el sentido que en un ambiente extraterrestre la evolución, a través de la selección natural, no reproduciría a la humanidad. Sin embargo, la posibilidad debe de ser considerada si un nivel de inteligencia equivalente de los humanos (por ejemplo en el desarrollo de tecnologías) podría ser logrado como consecuencia de los factores evolutivos que ya hemos identificado en la Tierra: la selección natural y la evolución cultural. Esta opción es independiente de los detalles particulares del árbol de la vida (filogenético) que hayan elevado a microorganismos hasta organismos (no-humanos) inteligentes.
Al reconocer la inevitable incorporación de la contribución de Darwin a nuestra cultura, nos obliga a todos los que participamos en su desarrollo, ya seamos científicos, filósofos, teólogos o artistas, a enfrentar dificultades aún no resueltas. La eventual solución de estas dificultades contribuirá inevitablemente a evitar el fraccionamiento de la cultura en sub-culturas. De poderse lograr este objetivo superaríamos una situación que hemos mantenido desde el nacimiento de la cultura. En la próxima sección continuaremos la búsqueda de una respuesta a una de las más profundas preguntas que surgen del tema que hemos seleccionado para este trabajo: ¿Estamos solos en el universo? De no ser así, ¿Cuál es la ubicación de la humanidad dentro de posibles evoluciones paralelas?


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